Globalfoundries Dresden - Vom Sand zum Chip
Summary
TLDRDiese faszinierende Reise führt durch die Produktionsstätten der Halbleiterindustrie bei Globalfoundries. Von der Entstehung eines Mikrochips in einer High-Tech-Fabrik bis hin zur Erkundung des Nanokosmos der Atome, die normalerweise unsichtbar bleiben. Experten planen Schaltpläne, und aus Quarzsand werden Silizium-Wafer hergestellt. Durch eine Vielzahl von Herstellungsschritten, wie Fotolithografie, Ionenimplantation und Kupferverbindung, entsteht ein Mikrochip, der Milliarden von Transistoren in einem winzigen Raum verbindet. Die Produktion wird in staubfreien Räumen mit strengen Sicherheitsmaßnahmen durchgeführt, um die Integrität der Chips zu gewährleisten.
Takeaways
- 🌐 Der Skript führt durch die faszinierende Welt der Halbleiterindustrie und die Herstellung von Mikrochips.
- 🏭 Es beschreibt die Arbeit in einer Chip-Fabrik von GlobalFoundries, einem führenden Unternehmen in der Herstellung von Mikrochips.
- 🔬 Spezialisten arbeiten in Nanokosmos der Atome, einer Welt, die normalerweise unseren Augen verborgen bleibt.
- ⏱ Der Prozess beginnt im Design Center, wo Experten Schaltpläne für hochintegrierte Schaltungen entwerfen.
- 💿 Die Trägerplatten für integrierte Schaltungen, sogenannte Silizium-Wafer, werden aus Quarzsand hergestellt.
- 🔄 Ein riesiger monokristalliner, gereinigter Siliziumschmelze wird gezogen, um perfektes Siliziumgitter für Transistoren zu erzeugen.
- 🛡️ Produktionsteams von GlobalFoundries müssen umfangreiche Schutzmaßnahmen ergreifen, um Verunreinigungen der Siliziumkristalle zu vermeiden.
- 🔍 Die Herstellung von Mikrochips erfordert extreme Reinräume, die 100.000-mal sauberer sind als jede OP-Staubkammer.
- 📸 Die Fotolithografie ist ein entscheidender Schritt, bei dem Schaltungsstrukturen auf die Wafer übertragen werden, ähnlich einer Projektion.
- 🔩 Die Ionenimplantation ist der Prozess, bei dem die elektrischen Eigenschaften der Transistoren eingestellt werden, indem Fremdatome eingebunden werden.
- 🏗️ Die komplexe Herstellung von winzigen Transistoren findet in riesigen Reinräumen statt, die doppelt so groß sind wie Fußballfelder.
- 🔵 Der Kupferverbindungsprozess verbindet die Milliarden von Einzeltransistoren zu funktionierenden Schaltkreisen.
- 🔬 Die Fertigung wird ständig mit Elektronenmikroskopen überwacht, bis hin zu den atomaren Strukturen der Transistoren.
- 🔩 Die Verpackung ist der letzte Schritt, bei dem Silberverschläge auf die Wafer aufgetragen werden und die Chips aus dem Rohmaterial herausgesägt werden.
Q & A
Was ist das Hauptthema des Transcripts?
-Das Hauptthema des Transcripts ist die faszinierende Reise durch die Reinräume der Halbleiterindustrie und die Herstellung eines hochintegrierten Mikrochips in einer Fabrik von GlobalFoundries.
Wie wird ein Hochintegrierter Mikrochip entstehen?
-Ein Hochintegrierter Mikrochip entsteht durch eine komplexe Produktionskette, die beginnt mit dem Design der Schaltpläne und umfasst die Herstellung von Siliziumwafern, die Fotolithografie, die Ionenimplantation, die Verwendung von Kupfer für die Leiterbahnen und schließlich die Verpackung des fertigen Chips.
Was sind die ersten Schritte in der Produktion eines Mikrochips?
-Die ersten Schritte in der Produktion eines Mikrochips beinhalten das Entwerfen der Schaltpläne in einem international vernetzten Design Center, wo Experten anspruchsvolle integrierte Schaltungen für Bereiche wie Wireless Communications, High-End Grafik und Mikroprozessoren entwerfen.
Woher werden die Trägerscheiben für die integrierten Schaltungen hergestellt?
-Die Trägerscheiben, auch bekannt als Siliziumwafer, werden aus Quarzsand hergestellt, indem ein riesiger monokristalliner, zuvor gereinigter Siliziumschmelze gezogen wird.
Wie wird die Reinheit der Siliziumkristalle gewährleistet?
-Die Reinheit der Siliziumkristalle wird durch umfangreiche Schutzmaßnahmen der Produktionsteams gewährleistet, die vor jedem Gang in die staubfreien Reinräume gehen. Dies ermöglicht es, das Produktionsumfeld der Wafer über 100.000-fach reiner als jeden OP-Staubfreiraum zu halten.
Was ist die Funktion der Fotolithografie im Mikrochip-Herstellungsprozess?
-Die Fotolithografie dient dazu, die Schaltungsstrukturen auf die Siliziumwafer zu übertragen. Dies geschieht ähnlich wie bei der Projektion, wobei ein lichtempfindlicher Lack auf die Siliziumscheibe aufgetragen und mit UV-Licht bestrahlt wird, um die Strukturen auf dem Wafer zu fixieren.
Wie werden die elektrischen Eigenschaften der Transistoren eingestellt?
-Die elektrischen Eigenschaften der Transistoren werden durch die Ionenimplantation eingestellt, bei der die Ingenieure die spezifische Eigenschaft von Silizium als Halbleiter nutzen, um seine elektrische Leitfähigkeit durch den gezielten Einbau von Fremdatomen zu verändern.
Was ist die Bedeutung der Reinräume in der Mikrochip-Herstellung?
-Die Reinräume sind von entscheidender Bedeutung, da sie die Herstellung von winzigen Transistoren ermöglichen, die in einer Fläche Platz finden, die nicht größer ist als ein Daumennagel. Jeder dieser Reinräume ist so groß wie zwei Fußballfelder.
Wie wird das Kupfer in die Leiterbahnen eingeführt?
-Bevor das Kupfer in die Gräben für die Leiterbahnen kommt, wird eine Barriereschicht aufgetragen, um Kurzschlüsse zu verhindern. Danach werden die Gräben mit Kupfer gefüllt, und überflüssiges Kupfer wird entfernt, um die einzelnen Leiterbahnen voneinander zu isolieren.
Was ist der letzte Schritt in der Mikrochip-Fertigung?
-Der letzte Schritt in der Mikrochip-Fertigung ist die Verpackung, bei der Silberkugeln auf den Wafer aufgebracht werden, um den Chip mit dem Gehäuse zu verbinden. Anschließend werden die Chips aus dem Wafer herausgesägt, mit dem Gehäuse verbunden und abschließend mit einem Deckel versiegelt.
Outlines
🔬 Produktion von Mikrochips in Globalfoundries
Dieser Abschnitt führt durch die faszinierende Welt der Halbleiterindustrie und zeigt die Herstellung eines hochintegrierten Mikrochips in einer Fabrik von Globalfoundries. Es beginnt im Design Center, wo Experten Schaltpläne für anspruchsvolle integrierte Schaltungen wie drahtlose Kommunikation, High-End-Grafik und Mikroprozessoren entwerfen. Die Produktion setzt ein, indem Quarzsand zu Trägerscheiben für integrierte Schaltungen, sogenannten Silizium-Wafern, verarbeitet wird. Diese werden aus einem riesigen, zuvor gereinigten Monokristall aus Silizium hergestellt. Die Wafer müssen vor Verunreinigungen geschützt werden, weshalb die Produktionsteams von Globalfoundries strenge Schutzmaßnahmen ergreifen, um die Reinräume zu halten, die über 100.000-fach sauberer sind als jede OP-Staubkammer. Die Silizium-Wafern werden dann in hermetisch dichten Transportbehältern versandt, die Hunderte von Fertigungsschritten durchlaufen, einschließlich der Photolithografie, bei der die Schaltungsstrukturen auf die Wafer übertragen werden, ähnlich wie bei der Projektion von Schlüsseln. Diese Prozesse sind äußerst komplex und erfordern eine sorgfältige Kontrolle und Reinigung der Oberflächen.
🔩 Ionenimplantation und Kupfer-Verdrahtung
In diesem Abschnitt wird die Ionenimplantation beschrieben, ein Prozess, bei dem die elektrischen Eigenschaften der Transistoren eingestellt werden, indem Fremdatome in das Siliziumgitter eingebracht werden. Diese Atome werden zunächst ungeordnet verteilt und unter hohen Temperaturen in die Gitterstruktur eingepasst. Die Herstellung von winzigen Transistoren erfordert enorme Reinräume, die so groß sind wie zwei Fußballfelder. Während die Mitarbeiter die komplexen Prozesse überwachen, läuft die automatisierte Produktion in hermetisch verschlossenen Fertigungsanlagen. Der nächste Prozess ist die Kupfer-Verdrahtung, bei der Kupfer in feinsten Leiterbahnen die Milliarden von Einzeltransistoren zu funktionierenden Schaltkreisen verbindet. Vorher müssen die Wafer gereinigt werden, um Partikel nach jedem Fertigungsschritt zu entfernen. Eine Barriereschicht wird aufgetragen, um Kurzschlüsse zu verhindern und die Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Danach werden die Gräben mit Kupfer gefüllt, und überschüssiges Kupfer wird entfernt, um die Leiterbahnen voneinander zu isolieren. Dieser Prozess war in der Fab 1 von Globalfoundries weltweit erstmalig, und die Fertigung wird ständig mit Elektronenmikroskopen überwacht, bis hinunter in die atomaren Strukturen der Transistoren. Der fertige Mikrochip verbindet dann Gigantische Schaltkreise aus Leiterbahnen, die mehrere Kilometer lang sind und 100 Milliarden Transistoren auf zahlreichen Ebenen verbinden, alles auf einer Fläche, die nicht größer ist als ein Daumennagel. Der letzte Schritt ist die Verpackung, bei der Silberkugeln auf den Wafer aufgebracht und die Chips aus dem Defa herausgesägt, mit dem Gehäuse verbunden und abschließend mit einem Deckel versiegelt werden.
Mindmap
Keywords
💡Halbleiterindustrie
💡Mikrochip
💡Siliziumwafer
💡Fotolithografie
💡Ionenimplantation
💡Reinräume
💡Kupferverdrähtung
💡Elektronenmikroskop
💡Transistoren
💡Verpackung
Highlights
Faszinierende Reise durch die Reinräume der Halbleiterindustrie.
Entstehung eines hochintegrierten Mikrochips in einer Chipfabrik von Globalfoundries.
Begleitung von Spezialisten in den Nanokosmos der Atome.
Herstellung der Trägerscheiben für integrierte Schaltungen aus Quarzsand, sogenannte Silizium-Wafer.
Ziehen eines riesigen monokristallinen Siliziumkristalls aus gereinigter Siliziumschmelze.
Umfangreiche Schutzmaßnahmen, um die Reinräume über 100.000-fach reiner als jeden OP zu halten.
Übertragung von Schaltungsstrukturen auf die Wafer durch Fotolithografie, basierend auf der Beherrschung des Lichts.
Ionimplantation zur Einstellung der elektrischen Eigenschaften der Transistoren durch gezielten Einbau von Fremdatomen.
Automatisierte Produktion in hermetisch verschlossenen Fertigungsanlagen.
Kupfer als dominierendes Material im nächsten Prozessabschnitt, um die Milliarden von Transistoren zu funktionierenden Schaltkreisen zu verbinden.
Erstmals weltweit wurde in der Globalfoundries Fab 1 Kupfer in der Volumenproduktion eingesetzt.
Überwachung der Fertigung mit Elektronenmikroskopen bis in die atomaren Strukturen der Transistoren.
Fertigstellung von gigantischen Schaltkreisen aus Leiterbahnen auf einer Fläche, die nicht größer ist als ein Daumennagel.
Letzter Fertigungsschritt: Aufbringen von 10 Silberkugeln zur Verbindung des Chips mit dem Gehäuse.
Feinste Sägeblätter trennen die Chips vom Wafer, um sie mit dem Gehäuse zu verbinden und abschließend zu versiegeln.
Transcripts
gehen sie mit uns auf die faszinierende
reise durch die reinräume der
halbleiterindustrie
[Musik]
erleben sie die entstehung eines höchst
integrierten mikrochips in einer der
chip fabriken von globalfoundries
[Musik]
begleiten sie unsere spezialisten in den
nanokosmos der atome
[Musik]
eine welt die unseren augen
normalerweise verborgen bleibt
am anfang steht der zeitplan in
international vernetzten design center
nennt werten experten die schaltpläne
anspruchsvollster integrierte
schaltungen die wireless communications
oder high end grafik und
mikroprozessoren
dann beginnt die produktion
[Musik]
aus quarzsand werden die träger scheiben
der integrierten schaltungen hergestellt
die sogenannten silizium wafer
[Musik]
dafür wird ein riesiger monokristalliner
zuvor gereinigten siliziumschmelze
gezogen
[Musik]
dabei entsteht ein perfektes silizium
gitter in das später die transistoren
eingebaut werden
doch diese makellosen siliziumkristallen
werden durch verunreinigungen bedroht
[Musik]
deshalb müssen unsere globalfoundries
produktionsteams vor jedem gang in die
staubfreien reinräumen umfangreiche
schutzmaßnahmen ergreifen
so gelingt es uns das produktionsumfeld
der wafer über 100.000 fach rainer zu
halten als jeden op staubfrei erreichen
auch die siliziumscheiben den reinraum
[Musik]
dann werden je 25 weltweit
zusammengefasst und gehen gemeinsam in
hermetisch dichten transportbehältern
auf eine reise mit hunderten von
fertigungsschritten
[Musik]
in der fotografie werden die schaltung
strukturen auf die wafer übertragen
ähnlich wie bei der der projektion der
schlüssel zu diesem verfahren liegt in
der beherrschung des lichts
ein lichtempfindlicher lack wird auf die
siliziumscheibe auf geschleudert
die schaltung strukturen die sich auf
einer maske befinden werden mit uv-licht
auf dem wafer übertragen
die belichteten lack partien sind
löslich und werden durch einen
entwickler entfernt
jetzt dienen die übertragenen strukturen
als schablone die ungeschützten stellen
der wafer oberfläche werden geätzt auf
jedem wafer bilden sich die strukturen
von mehrere milliarden winziger strom
schalter der transistoren von der foto
lithografie aus geht es für die welt war
zur ionen implantation hier werden die
elektrischen eigenschaften der
transistoren eingestellt
[Musik]
bei diesem verfahren bedienen sich die
ingenieure einer spezifischen
eigenschaft der siliziums als halbleiter
kann es seine elektrische leitfähigkeit
durch gezielten einbau von fremdatomen
sogenannten dotierung atomen verändert
[Musik]
die bestehenden silizium strukturen
werden mit diesen fremd atomen
beschossen
doch zunächst sind die atome ungeordnet
im silizium gitter verteilt
unter hohen temperaturen werden die
dotierung atome beweglich und nehmen in
der gitterstruktur feste plätze ein
die komplexität der herstellung von
winzigen transistoren erfordert
reinräume von denen jeder so groß ist
wie zwei fußballfelder
[Musik]
während unsere mitarbeiter die komplexen
prozesse überwachen läuft die
automatisierte produktion in hermetisch
verschlossenen fertigungsanlagen
[Musik]
kupfer dominiert den nächsten prozess
abschnitt es verbindet in feinsten
leiterbahnen die milliarden von einzel
transistoren zu funktionierenden schritt
kreisen
[Musik]
vorher allerdings müssen die wafer
gereinigt werden denn partikel lauern
nach jedem fertigungsschritt
[Musik]
bevor das kupfer in die gräben für die
leiterbahnen kommt wird eine barriere
schicht aufgetragen
sie verhindert kurzschlüsse und ist ein
garant für die zuverlässigkeit
dann füllen sich die gräben mit kupfer
schließlich schläft man alles
überflüssige kupfer bis auf die graben
kranken herunter um die einzelnen
leiterbahnen voneinander zu isolieren
[Musik]
ein mikrochip mit kupfer verdrahtung
damit wurde in globalfoundries fab 1
weltweit erstmalig kupfer in der
volumenproduktion zum einsatz gebracht
die grundlage für modernste
halbleiterprodukte wie sie heute überall
zum einsatz kommen
um auch weiterhin einer der führenden
chiphersteller zu bleiben wird die
fertigung ständig mit
elektronenmikroskopen überwacht bis
hinein in die atomaren strukturen der
einzelnen transistoren
[Musik]
auch bis zu zwei monaten ist der wafer
fertig gigantische schaltkreise aus
leiterbahnen mit einer länge von
mehreren kilometern verbinden 100
milliarden von transistoren auf
zahlreichen ebenen
und das alles auf einer fläche die nicht
größer ist als ein daumennagel
[Musik]
jetzt fehlt nur noch der letzte
fertigungsschritt die verweisung 10
silberkugeln werden auf den wafer
aufgebracht und verbinden den chip mit
dem gehäuse mittels feinster sägeblätter
werden die chips aus dem defa
herausgesägt mit dem gehäuse verbunden
und abschließend mit einem deckel
versiegelt
[Musik]
Ver Más Videos Relacionados
Molare Masse und molares Volumen I musstewissen Chemie
Škoda ENYAQ iV / VW ID4 / MEB Batterie Produktion in Mlada Boleslav, exklusive Einblicke und Infos
Silber - Das erste Buch der Träume | Kapitel 14
Elektrische Klingel (neu)
Silber - Das erste Buch der Träume | Kapitel 7
Der Stahl-Check | Reportage für Kinder | Checker Tobi
5.0 / 5 (0 votes)